ИК-спектральный анализ в строительном материаловедении

Спектры поглощения в ИК области обусловлены переходами между колебательными и вращательными уровнями молекул в основном электронном состоянии.

ИК спектроскопию для качеств-ого и колич-ного анализа, для исследования структуры веществ. ИК-спектры испол-ют для идентификации веществ или для обнаружения в молекуле вещ-ва функциональных групп. Результирующий спектр молекулы может дать точный ответ о структуре лишь для простых случаев. ИК-спектры сложных соединений сравниваются со спектрами простых соединений.

Колебательные полосы опр-ных групп атомов имеют одинаковые или близкие частоты их называют характеристическими.

Для отнесения пиков поглощения к соот-щим группам атомов надо пользоваться спец. таблицами. Полосы поглощения веществ различного типа могут перекрываться. При рассмотрении характеристических частот следует учитывать, что наличие сопряжения, водородной связи и т. п. может вызвать смещение характеристической полосы.

Закон Бугера - Ламберта – Бера, определяющий ослабление параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде. ,где I ₀ — интенсивность входящего пучка, l — толщина слоя вещества, через которое проходит свет, k _λ — показатель поглощения

ИК-методы можно для исследования тв. тел, газов и жидкостей (жидкость между пластинками 10-100 мкм). Тв. вещ-ва - пасты из порошка и небольше кол-во иммерсионной жидкости (вазелинового масла), помещенной между двумя пластинками из КВr или NaCl. В канал сравнения помещают в этом случае пластинку из КВr или NaCl двойной толщины. Навеску тв. вещ-ва можно смешать с бромидом калия и запрессовать в таблетку (диск). Полученный образец снимается относительно диска, приготовленного из чистого бромида калия. Образцы некоторых вещ-в могут быть в виде пленки, спектр к-рой регистрируется непосредственно.

Для качественного анализа в ИК-области используют двухлучевые приборы. Один из двух эквивалентных лучей проходит через образец, второй - через кювету сравнения.

Однолучевые приборы для количественных анализов. Оптика приборов должна быть прозрачна для ИК-лучей. Во всех ИК-спектрофотометрах используют отражательную оптику, так как в ИК-области спектра большинство металлических поверхностей обладает хорошей отражательной способностью.

Проблема исследований наноструктурных образований в композиционных строительных материалах. Основное оборудование для изучения наноструктур.

Основанная проблема исследования наноструктур заключается в малых размерах. Возникает сложность распознавания расположения атомов в наностркутуре, от которого зависят свойства материала.

Методы исследования:

Спектроскопические (механизмы физико-химических процессов, протекающих в фемто (субпикосекундных) масштабах времени, объемы и толщины наночастиц) фурье-спектрометр BOMEM DAS 3/36(Канада), и оже-спектрометр ЭСО-3 (НПО "Буревестник", СПб), электронные спектрометры Cary-100, инфракрасный Фурье-спектрометр Nexus, эмиссионный спектрометр Iris Aavantage, дифрактометр, импульсный радиоспектрометр MSL-3, атомно-абсорбционный спектрофотометр ААС

Электронная и атомносиловая микроскопия высокого разрешения, позволяет изучать наночастицы размеров до 1-0,1нм. Приборы данного уровня производят компании США,Голландия,Чехия, Япония, Россия. Cтруктура повекрхности на атомном уровне, доменная структура, поверхностные сверхструктуры и дефекты, атомные и молекулярные переходы, химический анализ тонких пленок, слоистых структур исследование дислокаций и планарные нарушения. Просвечивающая электронная микроскопия и сканирующей туннельной микроскопии STM, сканирующей электронной микроскопии SNOM и магнитносиловая микроскопия MFN.

Электронно – зондовый микроанализ.

Локальное распределение элементов в нанокомпозитах может быть определено с помощью рентгеновский сканирующих микроанализаторов. Хим. состав и структурные особенности частиц на молекулярном и атомном уровне, фазовые переходы и пространственное распределение компонентов выполняются при сочетании электронной микроскопии и энергодисперсионных анализаторов. Приборы МАР-1 и МАР-3 Россия. Ведущими центрами в мире в настоящее время являются Франция (Comeka) и Япония (Shimadzu,).